废旧导轨再制造中的质量异常3：实例分析

以废旧TPX6113镗床的横向导轨再制造过程为例。导轨作为机床的核心部件，起支承和传导作用，应该满足导向精度、刚度、耐磨性、低速平稳性、结构工艺性等基本要求，其误差不可忽视。机床导轨的滑动面在使用中经常会出现拉丝、划痕、研损、甚至咬合等损伤^[33]。废旧导轨再制造过程是以导轨的实际质量情况，如不同的损伤类型、不同的服役年限，来确定不同的修复方法，为了保证再制造导轨的质量，需要对再制造过程的质量进行控制。

1.问题描述

废旧导轨再制造过程是应用现在先进的技术，比如激光熔敷、热喷涂技术等，依照不同的工艺手段对废旧导轨进行再制造，使其尺寸达到出厂要求。由于其再制造过程中不确定性扰动因素会随机发生，导致再制造过程质量异常时，其引发异常的质量原因与异常类型之间的关系不确定，致使再制造过程出现异常时，无法及时准确地确定引发异常的原因。机床导轨的质量特征属性主要包括表面粗糙度、直线度、平行度、平面度、垂直度等。几个关键过程参数影响再制造产品的质量属性输出，这些过程参数主要包括磨削速度、进给量及磨头倾斜度。

由6.4.3的实例得知，废旧导轨再制造出现的质量异常类型为质量异常3，即为导轨表面出现凹状。

2.再制造导轨质量异常诊断过程

在废旧导轨再制造过程中，影响再制造导轨表面质量的工序包括磨削速度、进给量以及磨头倾斜度。在再制造过程中，导轨的磨削主要有两种类型：一种为砂轮端面磨削；另一种为砂轮周边磨削。鉴于端面磨削的磨头机构简单性、万能型以及周边磨削磨头机构复杂性、对车床要求高的特点，使得端面磨削在机床上应用的更为广泛。在废旧机床导轨再制造过程中，使用单柱落地式导轨磨床M50100进行导轨磨削。建立再制造过程质量决策表，具体见表6-9所示。

表6-9 再制造导轨质量诊断系统决策表

再制造条件属性C={v_c，f，θ}，用以表征影响再制造导轨质量的因素集，决策属性D={R，p}。所有的再制造数据都要经过离散化处理才能进行决策，所以，对再制造属性集进行离散化处理，得到表6-10。

表6-10 再制造导轨质量诊断系统决策表（离散化后）

决策表的计算：

U|（v_c，f，θ）={{1}，{2}，{4}，{5}，{6}，{7}，{8}}

U|（Ra）={{1，5}，{2}，{3，6}，{4}，{7，8}}

U|（p）={{1，8}，{2，6}，{3}，{4}，{7}，{5}}

C的Ra正域pos_C（Ra）为：

pos_C（Ra）={{2}，{4}，{3}，{1}，{6}，{5}，{7}，{8}}

C的p正域pos_C（p）为：

pos_C（p）={{2}，{4}，{3}，{1}，{6}，{5}，{7}，{8}}

计算再制造导轨质量决策表中分类结果对识别特征值的依赖性γ，可以求得粗糙集对三种识别特征值的依赖性为

平行度对三种识别质量特征值的依赖性为

从计算的结果可以看出，再制造知识系统是协调的，这是进行属性约简的前提条件。

接下来，需要通过粗集对再制造过程决策表达系统的属性进行约简。通过去除再制造过程的某一质量属性值，即去除决策表中的某一列的值，根据剩余列的属性值的情况，将属性值相同的归为一类。(www.xing528.com)

（1）去除磨削速度v_c时 去除v_c后，决策表由表6-10转变为表6-11。

表6-11 去除v_c再制造导轨质量诊断决策表

经计算求得

由计算结果得到，去除磨削速度v_c时，新的系统是协调的。所以，v_c无论对于表面粗糙度Ra还是平行度p都是可以约简的。

（2）去除进给量f时 忽略f时，决策表由表6-10转变为表6-12。

经计算求得

从计算结果可以看出，新的系统是不协调的，f相对于表面粗糙度Ra的重要度为3/4，f相对于平行度p的重要度为3/4。

表6-12 去除f的再制造导轨质量诊断决策表

（3）除去磨头倾斜度θ时 忽略θ时，决策表由表6-10转变为表6-13。

表6-13 去除θ的再制造导轨质量诊断决策表

经计算求得

从计算结果可以看出，新的系统是不协调的，θ相对于表面粗糙度Ra的重要度为1/2，θ相对于p的重要度为1/2。

通过上述约简计算可以得出，再制造质量决策系统因素v_c是可以忽略的，而且简化后再制造系统是协调的。再制造条件属性θ和f对表面粗糙度和平行度都是有影响的，影响度不一样，分别为3/4和1/2。

通过基于改进PCA再制造过质量异常识别方法对再制造过程的识别结果可知，导轨再制造过程中出现的质量缺陷为凹陷问题，并通过基于粗糙集的质量诊断可知，从θ和f两种因素入手查找原因。根据两者重要的度的不同，首先，要从进给量f入手；其次，再从磨头倾斜度θ。

根据以上计算与分析得知，再制造过程出现质量异常的诊断结果，输入到再制造过程专家系统中。根据以往再制造过程的质量问题、不同的质量异常，进行推理提出相应的质量影响因素，并从人、机、料、法、环、测等方面入手对再制造过程出现的异常进行诊断，得出本次质量异常的诊断结果。得出的结论与需要采取的调整措施见表6-14。

表6-14 再制造过程质量异常诊断结果与调整措施